《高分子化學(xué)》在高?；瘜W(xué)教學(xué)中的展開與推進(jìn)

趙焱　翁慧　白青龍

【摘 要】在普通高?；瘜W(xué)專業(yè)學(xué)科設(shè)置中，高分子化學(xué)作為選修課程未受到重視，這與高分子化學(xué)在實(shí)際生產(chǎn)生活應(yīng)用中的重要性嚴(yán)重不符。結(jié)合高分子材料在生產(chǎn)生活中的使用，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)課程的主動(dòng)性，普及推廣《高分子化學(xué)》，在現(xiàn)有條件下推進(jìn)這門課程的教學(xué)，拓寬化學(xué)專業(yè)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)面并提高其專業(yè)水平。

【關(guān)鍵詞】高分子化學(xué)；高校教學(xué)；選修課程

《高分子化學(xué)》是一門專業(yè)素質(zhì)較強(qiáng)的基礎(chǔ)課程，由于高分子材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、工業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防軍工等方面都有著廣泛的應(yīng)用，所以在化學(xué)非高分子專業(yè)學(xué)生中普及高分子化學(xué)的知識(shí)對(duì)于化學(xué)人才的培養(yǎng)具有著重要意義。對(duì)于非高分子專業(yè)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)選修課對(duì)高分子化學(xué)進(jìn)行了解和入門學(xué)習(xí)。從身邊的高分子材料開始，讓學(xué)生們切實(shí)體會(huì)到高分子材料對(duì)于人類的進(jìn)步與科技的發(fā)展帶來(lái)了怎樣的推進(jìn)作用。選修課課時(shí)較少，一般設(shè)定多為24-36學(xué)時(shí)，在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)，系統(tǒng)深入的講解高分子化學(xué)的制備方法、反應(yīng)機(jī)理、動(dòng)力學(xué)推導(dǎo)等專業(yè)性較強(qiáng)的知識(shí)，學(xué)生接受的信息效果不好，后續(xù)的學(xué)習(xí)也會(huì)顯示出動(dòng)力不足。所以在教學(xué)中應(yīng)該以日常的例子入手，讓學(xué)生先認(rèn)識(shí)到高分子材料學(xué)習(xí)的重要性，再貫徹一些實(shí)際應(yīng)用案例使學(xué)生體驗(yàn)到學(xué)習(xí)高分子的趣味性，再結(jié)合工業(yè)上的生產(chǎn)，用所學(xué)原理解決生產(chǎn)過(guò)程中的問(wèn)題，使學(xué)生們能夠感受到學(xué)習(xí)高分子的奇妙，能夠融會(huì)貫通、學(xué)以致用。在教學(xué)中用多媒體課件輔助教學(xué)，結(jié)合圖片能更直觀地學(xué)習(xí)到高分子材料的相關(guān)知識(shí)。選修課應(yīng)該更注重學(xué)科涉獵范圍的廣度，而不是學(xué)術(shù)學(xué)習(xí)與研究的深度，應(yīng)該致力于拓寬學(xué)生的知識(shí)面，讓學(xué)生接觸到更多與化學(xué)有關(guān)的一些學(xué)科并有簡(jiǎn)單直觀的認(rèn)知，鑒于時(shí)間與精力上的分配問(wèn)題，應(yīng)該盡量設(shè)定一些生動(dòng)有趣的科學(xué)原理及應(yīng)用實(shí)例。在學(xué)科發(fā)展的指導(dǎo)方面，應(yīng)該著眼于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)知識(shí)的積極性，不為修學(xué)分而學(xué)習(xí)，為了自身專業(yè)素養(yǎng)的提高而學(xué)習(xí)，重建學(xué)習(xí)氛圍并且推廣學(xué)科品牌。在以往的教學(xué)過(guò)程中，逐漸摸索出高分子化學(xué)選修課的教學(xué)模式，主要從以下幾方面展開教學(xué)。

1 高分子與人類歷史

人類文明中早就有了高分子材料使用的痕跡，中國(guó)古代四大文明中的造紙術(shù)就是使用天然高分子纖維素的化學(xué)過(guò)程，步驟大致分成：打漿、抄造、施膠三步[1]，造紙的步驟也就是處理高分子纖維素的步驟。在教學(xué)的過(guò)程中結(jié)合內(nèi)蒙古通遼市本地特色可以對(duì)學(xué)生講解一些實(shí)例，眾所周知通遼市是全國(guó)三大玉米產(chǎn)地之一，每年玉米秸稈的產(chǎn)量也十分龐大，但是作為一種無(wú)用的廢料，玉米秸稈現(xiàn)在常常被就地焚燒化成廢料，因?yàn)槿藗兩踔敛辉敢飧冻鲞\(yùn)輸成本將其作為燃料。但是玉米秸稈中富含天然高分子纖維素，也就是古人都知道用來(lái)造紙的高分子材料，如果加以應(yīng)用將會(huì)對(duì)通遼的經(jīng)濟(jì)做出很大的貢獻(xiàn)，同時(shí)還能讓農(nóng)民從本來(lái)無(wú)用的廢物中獲取利潤(rùn)。當(dāng)然纖維素的使用不僅僅局限在造紙方面，在高分子的學(xué)習(xí)中同學(xué)們可以了解到很多關(guān)于天然高分子纖維素的用途，開動(dòng)腦筋、學(xué)以致用、理論聯(lián)系實(shí)際，會(huì)有更多關(guān)于材料使用的新思路。同時(shí)結(jié)合本地情況，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中也會(huì)更多地關(guān)注相關(guān)的知識(shí)。

2 高分子與日常生活

高分子材料已經(jīng)滲透在人們的日常生活中，我們已經(jīng)離不開高分子材料了。產(chǎn)量第一的合成纖維聚酯纖維就是現(xiàn)在服裝的主要原料之一，全名是聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（滌綸），也就是我國(guó)70年代眾人熟悉的布料“的確良”。這種化纖因?yàn)榇┲袥鏊⒛湍?、不易褶皺、易著色等?yōu)點(diǎn)受到人們的追捧。但是現(xiàn)代人認(rèn)為天然材料更為健康，所以會(huì)選用棉、麻等材質(zhì)，但是百分百純棉的衣服不耐穿、易形變、易褪色，百分百麻制品穿著不舒適、而且不易著色，所以現(xiàn)代服裝材料常使用天然材料與化纖材料混紡的方法得到綜合性能更為優(yōu)良的纖維材料。課堂上學(xué)生在接觸這些新知識(shí)的同時(shí)喜歡用已有的認(rèn)知去解釋新知識(shí)，教學(xué)中講到這點(diǎn)時(shí)同學(xué)們最喜歡做的是把自己衣服翻起來(lái)看看標(biāo)簽，是否自己穿的衣服中也含有滌綸纖維。在高分子教學(xué)的課堂上，利用高分子科學(xué)與實(shí)際應(yīng)用緊密聯(lián)系的特點(diǎn)，在教學(xué)中體現(xiàn)學(xué)科優(yōu)勢(shì)，是教好這門課的一大優(yōu)勢(shì)。學(xué)生們摸摸身上的衣服所體會(huì)的手感，看看材料外部形貌所形成的第一印象，比簡(jiǎn)單枯燥的說(shuō)教來(lái)得更為有效。利用學(xué)科優(yōu)勢(shì)，結(jié)合學(xué)科特點(diǎn)，融進(jìn)綜合素質(zhì)選修課教學(xué)，更能廣泛普及高分子知識(shí)。

3 高分子與生物醫(yī)學(xué)

高分子化學(xué)方法制備的材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里也有著廣泛的應(yīng)用，其中一個(gè)典型例子是人造關(guān)節(jié)的使用[2]。在高分子關(guān)節(jié)未出現(xiàn)的時(shí)候，人們使用金屬材料來(lái)制造人造關(guān)節(jié)，例如：人工髖關(guān)節(jié)、人工股骨頭。但是金屬人造關(guān)節(jié)耐磨性不佳、密度大、不耐腐蝕，并且患者常感覺(jué)到疼痛。使用高分子材料超高分子量聚乙烯制作的人造關(guān)節(jié)可以很好的解決上述問(wèn)題，這種塑料材質(zhì)的人造骨與人體有很好的相容性，耐磨、耐腐蝕、密度較小，植入后患者沒(méi)有嚴(yán)重的不適感并且可以大幅度延長(zhǎng)使用年限。而且手術(shù)成本也不高，一個(gè)超高分子量聚乙烯人造股骨頭的置換手術(shù)費(fèi)用約為1.5萬(wàn)元，攜帶時(shí)間可以延長(zhǎng)到20年，生物醫(yī)學(xué)上的這個(gè)進(jìn)步得益于高分子材料的優(yōu)異性能。此外，人造腎也是一種高分子滲透膜材料，人體腎器官喪失的功能可以由合成高分子材料來(lái)完成，還有人造皮膚、人造心臟、醫(yī)療器械等都是高分子材料應(yīng)用的典型例子。

4 高分子與仿生材料

中國(guó)古代有一個(gè)名句“出淤泥而不染，濯清漣而不妖”，這句古詩(shī)在體現(xiàn)古人高風(fēng)亮節(jié)修養(yǎng)的同時(shí)，也說(shuō)出了一個(gè)材料學(xué)中的典型原理——材料表面的超疏水現(xiàn)象。當(dāng)帶有淤泥的水滴流經(jīng)荷葉表面的時(shí)候，水滴不會(huì)停留不會(huì)浸潤(rùn)而是順著荷葉留下。這種現(xiàn)象是由于荷葉表面雖然看似光滑，但是在顯微鏡下可以清晰的看到荷葉表面有很多突起，而且每個(gè)突起上面還有很多納米級(jí)別的二級(jí)突起，這使得液滴與荷葉表面接觸時(shí)接觸角很大、接觸面積很小，所以液滴在荷葉表面不會(huì)停留或者浸潤(rùn)而是順著傾斜角度流下[3]。利用荷葉表面的超疏水結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，人們制造出防水防污的商務(wù)服裝，還可以做成耐臟的建筑物表面涂層等等。此外模仿蜘蛛絲制備的高分子超強(qiáng)纖維在航天航空、國(guó)防、醫(yī)學(xué)、工業(yè)等領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。

高分子化學(xué)以及利用高分子化學(xué)制備出的高分子材料在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)家發(fā)展的方方面面都起著重要的應(yīng)用，占據(jù)著不可替代的地位。所以高分子化學(xué)這門課在化學(xué)專業(yè)學(xué)生教學(xué)中的普及勢(shì)在必行。但是迫于主流基礎(chǔ)課教學(xué)任然在學(xué)生學(xué)習(xí)與考研中占有主導(dǎo)地位，高分子化學(xué)作為一門新興學(xué)科只能以次要專業(yè)學(xué)科排入教學(xué)安排中。鑒于高分子化學(xué)現(xiàn)在面臨的情況，在教學(xué)中調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)高分子知識(shí)的興趣比生硬地安排教學(xué)將會(huì)更為有效地引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)。在實(shí)際教學(xué)中可以參照以上提到的幾點(diǎn)，從興趣點(diǎn)入手，有效引導(dǎo)教學(xué)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]董炎明.奇妙的高分子世界.化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

[2]章俊，胡興斌，李雄.生物醫(yī)用高分子材料在醫(yī)療中的應(yīng)用.醫(yī)學(xué)技術(shù)，2008，1：30-35.

[3]文金迎，孟飛，趙陽(yáng).微結(jié)構(gòu)可降解高分子仿生防污材料研究綜述.內(nèi)江科技，2017，2：70-71.endprint